以礼河电厂老机组自动化元件改造
华电云南公司以礼河发电厂〃马跃先
摘要：华电集团云南以礼河电厂是“一五”期间建造投运的老水电厂，一至四级电站各机组非电量自动化元件暴露出许多问题。2010年以来，为满足计算机监控改造的需要，达到“少人值班，无人值守”的目的，电厂开始对现场自动化元器件进行改造。本文就以礼河发电厂此阶段改造过程中自动化元器件选型、配臵及改造后的运行情况作一些总结。
关键词：自动化元器件、改造、选型
1 概况
云南以礼河电厂是国家“一五”期间的重点工程，是我国第一座高、水头跨流域开发的引水式电站。以礼河电厂由四个梯级电站组成，总装机容量32.15MW。其中，一级电站斜流式0.833MW×2台；二级电站混流式0.909MW×2台，国产立式机组；三、四级电站双轮冲击式3.75MW×8台，捷克产卧式机组。1958年10月，首台机组发电。经过近50年的运行，热工仪表及非电量自动化元器件方面暴露出许多问题。随着时间的推移、技术的不断进步，四个电站的主、辅设备的更新改造，自动化元器件也经历了多轮改造。特别是2010年以来，为满足计算机监控改造的需要，达到“少人值班”的目的，电厂对现场自动化元器件的稳定性、可靠性及精确性等方面提出了更高的要求。为配合该项目的实施，对机组自动化元件及热工仪表进行总体规划及技术改造。
2 机组自动化元件改造及配置选型原则
要求改造后的自动化元件、仪表能全面提升机组自动化及经济运行水平，自动化元器件可靠性高，能满足计算机监控系统的数据采集处理、事件动作顺序及趋势分析，实际运行监视报警、流程顺序控制、统计报表等功能要求，力争减轻运行值班人员的劳动强度和检修维护工作量。通过改造达到可靠、安全、灵活、稳定的目的。为实现生产过程综合控制自动化和“无人值班”（少人值守）奠定技术基础。为60、70年代投产的老水电厂的设备整治、技术更新改造工作总结经验，在保证安全、可靠地基础上少花钱、少走弯路，使老厂不老、青春永驻。
机组自动化元件配置、选型原则上以国产产品为主（一般场所），进口为辅（重要场所）。原有自动化元件、仪表具有很好的运行可靠性、能满足工况的应尽量保留。选用的自动化元件应反应灵敏、动作可靠、重复及测量精度应达到国家计量标准的要求，符合国家能源局发布的DL/T1107-2009（水电厂自动化元件基本技术条件）三个行业标准。所有自动化元件应接受计算机监控系统的控制，并对其工作情况有可靠地监视信号。重要辅机或辅助设备的监视应采用开关量监视和相应的非电量传感器或变送器监视并用的方式，以提高控制动作的可靠性。
3 机组自动化元件功能配置及使用情况
机组自动化元件配置一览表如下表所示。
表1
元件名称主要用途型号厂家
压力开关油、水、风控制640GM3 深圳可雷克压力变控器油、水、风测控PTS31 深圳可雷克压力变送器油、水、风变送PT205 深圳可雷克
投入式液位变
控器集水井水位测
控
LJ-JFH 深圳可雷克
热导式示流器油、水流测控FCS-G1/2 深圳可雷克
直杆式液位变
控器导油盆油位测
控
WKD 西安江河
油混水控制器压油槽油质YHX 西安江河
磁伸缩液位变
控器
油位、开度测控MC800 广东康宇测控压力式温度计轴温、油温MT-ST160SK.WR 德国
温度控制仪轴温、风温测控SWP系列云南、云润转速控制仪机组转速控制SWP系列云南、云润开度控制仪
主接力器开度
控制
SWP系列云南、云润旋转光电编码
器
机械测速E6A2-CS5C 日本omron公司绝对值型主令
控制器
导叶开度控制BPLC-360 深圳英赛波
PT型转速控制
仪
残压测速、控制NIX-10 成都诺星温度测量子站定子温度DSP-2000 合肥工大
磁感应液位变
送器压油槽油位测
控
LTS11 深圳可雷克
拉绳式位移传
感器
喷针开度控制ASM 德国
3.1 压力开关
CCS公司604GM3型压力开关主要运用调速器压油装置、蝶阀、球阀压油装置、空压机高压储气罐等场所，担负着压油过低事故跳闸，油压、气压过高强停功能。作为一种无源器件，其较高的机械性后级保护的可靠性、稳定性是值得信赖的，但在校验中应反复、多次升、降观察，投运后应做几次年检跟踪其动作稳定性。
3.2 压力变控器
压力变控器主要用于各油压装置、空气储气罐、冷却水总管作自动启、停，备用投入，过低、过高发信及远传后台压力监视、钢管水压、制动气压等场合。早期（95年）使用的为北京三吉利公司生产的JZ-160-A型，该压力变控器质量稳定可靠，缺点是整定、调整需打开表罩、无出口继电器动作指示、显示管太小、亮度不高、且运行8年左右会出现字段发黑现象。随着技术的进步，数字整定的压力不变控器在可靠性方面已趋于稳定成熟，面板上按键整定、修改各项参数极为方便，且有出口动作显示、显示管亮度高、字体大。如深圳可
雷克公司PTS31型数字整定压力变送控制器。
3.3压力变送器
PT205型微压变送器主要用于卧式机组润滑油集油箱配上数字表头作为监视及远传，运用中应注意所测静压波动不能太大、介质温度变差小，否则显示跳变及误差较大。建议使用西安产WKD型直杆式液位变送器，可目测油质、油面高度及数显油位，开关量及模拟量输出。运用几年来，特别是立式机组应用效果更好。
3.4投入式液位变控器
用于各电站集水井自控系统的冗余配置，具有现场显示及远传功能。应用中应注意自动停泵后的水位高于其传感头20cm左右，以避免集水井中的油污阻塞传感器测压孔；传感器护管直径应大于测压头直径3cm左右，以免护管在水中生锈后卡死或阻塞测压孔，造成传感器失效。因此，使用中的传感器每半年应提出传感头进行检查，清洗后再放入。
3.5热导式示流器
立式机组主要应用在各导油盆及空冷冷却器出水管道上作监视用，卧式机组用于对轴承润滑油流的监视。此示流器体积小巧、坚固，安装方便。实际应用中应注意其响应时间均在8s以上，管道开孔后应保证其内侧面光滑度，不得在开孔处留下焊渣等凸起物；插头电缆不耐油，硬化后应注意及时更换处理，否则会因插头接触不良造成误动。
3.6磁伸缩液位传感器
该液位传感器工作可靠、安装简便，可广泛运用于各压油装置集油槽、漏油箱自控系统。也可作为位移传感器用于如电动锥形阀开度控制上，装于门架上，磁环装于原开度指针上即可。可靠性、稳定性高于原装与减速涡轮旁绝对值型光电编码器（潮湿、振动大、零位易变）；立式机组主接力器开度控制上，其精度、重复性等均可满足要求，DC24V电源应取自LCU柜内专用电源，不得取自数显表（负载能力差）外输电源。
3.7压力式温度计
杭州温度计厂、大连金洲仪表厂等国产压力式温度计在质量、工艺及可靠性、稳定性方面与国外产品尚有差距，在一些关键场合（如卧式机组两个轴承温度，主变油温及绕组温度）建议采用德国产（变压器油面温控器专业厂）MT-ST160SK〃WR型压力式温度计。该温控器温包为Φ9.5×100mm，毛细管有耐油塑套保护。可输出多达五组开关量（微动开关）和一组模拟量，并有一组复合热电阻Pt100输出配现场数显表，有“热模拟”技术的主变绕组温度计。该系列仪表体积小巧、安装方便、测量及整定指示准确、工作稳定可靠，但在运用中（如轴瓦温度测量）应注意其开关回差稍大（3-4℃），对开关回差要求小的场合不太适用。
3.8旋转型光电编码器
选用日本OMRON公司的E6A2-CS5C单项出力，也可选用A、B两相出力的E6A2-CW5C型（另一相输出信号可分别送入PT电气转速的“齿盘信号输入端”，装于卧式机组的一端，配上一块SWP804系列数
显转速表作为转速控制。该编码器体积小巧、工作可靠，但安装支架应能方便调整转动中心。编码器软轴与发电机主轴应采用靠背轮连接，以方便拆、装。
3.9拉绳式位移传感器
卧式机组的四个喷针、一个折向器的开度反馈控制非常重要，建议使用德国ASM拉绳式位移传感器（也可使用美国DT-C型），国产产品在机械机构及钢绳上存在的诸多问题，其可靠性、稳定性与进口产品相比较尚存有差距。但在运用中应注意德产传感器头与安装抱架只用了2只Φ3内六角顶丝锁定，在喷管安装处振动较大的情况下会发生传感器头与抱架松脱问题，可在其铝合金抱架上钻孔，新增2只Φ4内六角顶丝，以防问题发生。
3.10绝对值光电编码器
选用BPLC-360型可编程主令控制器配以日本omRon公司的AEW2-8-GC型编码器，用于立式机组的导叶开度反馈控制。整套装置稳定性、可靠性极高，分辨率可达1mm。
4结束语
通过对机组自动化元件的更新改造，大大提高了我厂自动化元件的运行水平，完美的配合了我厂计算机监控系统改造工程，实现了我厂（地下式厂房）无人值班、少人值守的改造目标。
【参考文献】
[1]方飞钦.水轮发电机组自动化元件改造.水电厂自动化，2002年，第一期， P71-73
[2]叶江祺.热工测量和控制仪表的安装.中国电力出版社，1998.6
[3]张法文.热工过程控制系统分析、涉及和调试.中国电力出版社，1997.7
[4]可雷可自动化控制有限公司.水电厂常用选型样本
作者简介
马跃先，男，回族，1960年出生，高中学历。1978年参加工作，现任仪表班班长。在参加工作至今的三十余年里，一直致力于热工仪表专业工作，多次负责完成以厂及外委工程中机组安装调试、大修、技改等工作中热工方面工作，积累了丰富的实际工作经验，是以礼河电厂监控改造“专家四人组”成员之一。
附录围护结构保温材料选用及热工性能指标 附录A 屋面保温材料选用及热工性能参数 A.0.1屋面保温材料主要性能指标应符合表A.0.1的要求 表A.0.1屋面保温材料的主要性能指标 A.0.2正置式屋面的保温材料、厚度及热工性能按表A.0.2-1、表A.0.2-2确定 构造示意图1 2 3 4 5 6 7
构造示意图 1 2 3 4 5 6 7 A.0.3倒置式屋面的保温材料、厚度及热工性能按表A.0.3-1、表A.0.3-2确定 构造示意图1 2 3 4 5 6 注：倒置式屋面保温层的设计厚度按计算厚度增加25%；
构造示意图 1 2 3 4 5 6 A.0.4倒置式屋面采用B1级保温材料时，应按住宅单元设置防火隔断墙，防火隔断墙为厚度不小于100 mm的不燃烧体，应从屋面板砌至高出屋面完成面不小于250mm；防火隔断墙可利用住宅单元分隔墙延伸至屋面以上，高度不小于250mm；防火隔断墙之间的屋顶面积不应大于300㎡，当屋面面积大于300㎡时，应增设一道防火隔断墙；防火隔断墙的泛水构造应符合屋面防水技术规范要求。 图A.0.4 屋面防火隔断墙示意图
附录B 外墙保温材料选用及热工性能参数 B.0.1 保温材料主要性能指标应符合表B.0.1的要求 表B.0.1外墙内保温材料的主要性能指标 能参数取自上海市地方标准《保温装饰复合板墙体保温系统应用技术规程》DG/TJ08-2122-2013表B.0.5 B.0.2 全装修房外墙内保温的装饰面层由装修设计确定，内保温的构造组成应符合表B.0.2的规定， 构造示意图(本图仅供示意，非节点详图) 1)2)345 2、保温材料采用硬泡聚氨酯时，应采用板材或硬泡聚氨酯龙骨固定内保温系统 3、岩棉、硬泡聚氨酯龙骨固定内保温系统的基本构造详见《外墙内保温工程技术规程》JGJ/T261-2011表6.6.1，并应符合《外墙内保温工程技术规程》JGJ/T261-2011第6.6节的规定。
热工设备复习资料 第二章新型干法水泥回转窑系统 1、新型干法水泥回转窑系统以悬浮预热和窑外分解为技术核心。 ２、分解炉的主要目的是增产。 3、分解炉按主气流的运动形式分为四种基本形式:旋流式、喷腾式、悬浮式及流化床式。 4、窑外分解窑的优点:1、结构方面:在悬浮预热器和回转窑之间加了一个分解炉,分解炉高效地承担了原来主要在回转窑中的碳酸钙的分解任务，这样可以缩短回转窑,从而减少回转窑的占地面积，减少可动设备数和降低回转窑的成本。2、热工过程方面：分解窑是预分解窑的第二热源,将传统上燃烧全部加入窑头的作法改为小部分加入窑头，大部分燃料加入分解炉,这样有效改善了整个窑炉的热力分布,有效减轻了窑中的耐火材料的热负荷,减少了高温下产生的氮氧化物，有利于保护环境。3、工艺过程方面：将熟料烧成过程中热耗最大的部分转移到分解炉中,由于燃料和生料高度分散,所以燃料燃烧产生的热能快速的传给生料，于是，燃烧,换热和碳酸钙的分解都的到了优化,水泥工艺的烧成更加完善，熟料的产量、回转窑的单位容量、单机产量都得到了提高,热耗也因此有所降低。 缺点：窑外预分解窑的流体阻力大,电耗高,基建投资大，对原料燃料有一定的限制。 1．5 为什么悬浮预热器系统内气、固之间的传热效率极高？为什么悬浮预热器系统又要分多级串联的形式? 答：（1)生料粉粉进入管道后,随即被上升的气流所冲散,使其均匀的悬浮于气流当中。由于气、固之间的换热面积极大,对流换热系数也较高，因此换热速度极快。 （２)在管道内的悬浮态由于气流速度较大,气固相之间的换热面积极大，所以气固相之间的换热速度极快,气固相在达到动态平衡后,再增加气固相之间的接触面积,其意义已经不大,所以这时只有实现气固相分离进入下一级换热单元，才能起到强化气固之间传热的作用。 １.6 在旋风预热器系统中,旋风筒的作用是什么？气固相之间的换热主要是发生在连续各级旋风筒的管道内还是发生在旋风筒内？ 答：作用：完成气固相的分离和生料粉的收集。 气固相之间的换热主要是发生在连接各级旋风筒的管道内。 5、悬浮预热器是由若干级换热单元组成,每一级换热单元都是由旋风筒和联接管道构成。
附录一建筑热工设计计算公式及参数 (一)热阻的计算 1.单一材料层的热阻应按下式计算： 式中R——材料层的热阻，㎡·K/W； δ——材料层的厚度，m； λc——材料的计算导热系数，W/(m·K)，按附录三附表3.1及表注的规定采用。 2.多层围护结构的热阻应按下列公式计算： R＝R1＋R2＋……＋Rn(1.2) 式中R1、R2……Rn——各材料层的热阻，㎡·K/W。 3.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构（包括各种形式的空心砌块，以及填充保温材料的墙体等，但不包括多孔粘土空心砖）， 其平均热阻应按下式计算： (1.3) 式中——平均热阻，㎡·K/W； Fo——与热流方向垂直的总传热面积，㎡； Fi——按平行于热流方向划分的各个传热面积，㎡；（参见图3.1）； Roi——各个传热面上的总热阻，㎡·K/W Ri——内表面换热阻，通常取0.11㎡·K/W； Re——外表面换热阻，通常取0.04㎡·K/W； φ——修正系数，按本附录附表1.1采用。
图3.1 计算图式 修正系数φ值附 / 注：(1)当围护结构由两种材料组成时，λ2应取较小值，λ1应取较大值，然后求得两者的比值。 (2)当围护结构由三种材料组成，或有两种厚度不同的空气间层时，φ值可按比值/λ1确定。 (3)当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，然后再按上述规定计算。 4.围护结构总热阻应按下式计算： Ro＝Ri＋R＋Re(1.4) 式中Ro——围护结构总热阻，㎡·K/W； Ri——内表面换热阻，㎡·K/W；按本附录附表1.2采用； Re——外表面换热阻，㎡·K/W，按本附录附表1.3采用； r——围护结构热阻，㎡·K/W。
1.固相反应 指所有包含固相物质参加的化学反应，包括固—固反应，固—气反应和固—液等反应。 2.熔化 指在高温阶段，物料全部熔化称为液相的现象。 3.窑内气氛 指窑内气体（主要指氧气和一氧化碳）的含量及其氧化还原能力。4.熟料冷却机的热效率 从出窑熟料中回收的、且重心入熟料烧成系统的总热量与出窑熟料物理热的百分比。 5.玻璃制品的退火 指将玻璃产品放在退火窑内经过均匀热来消除其内的热应力，然后再有控制的进行冷却，以消除或减少玻璃产品内的暂时应力和永久应力。 6.陶瓷烧结 通常指在高温下，坯体孔隙率降低，致密度升高的，机械强度提高的过程。 7.形成热 由0℃的干生料，在没有任何热量损失和物料损失的条件下，烧成1kg 冷却到0℃的水泥熟料所需要的热量。 8.碱的内循环 从该系统排出的碱、硫、氯的含量与生料，燃料带入该系统的碱、硫、氯的量相平衡时，该系统内挥发物含量才能够保持大体上不变，但是其浓度却远远高于进入该系统生料或出系统熟料中碱、硫、氯的含量，这样的循环称为~~。
碱的外循环 窑灰重新随生料入预热器、分解炉、回转窑内，就会将其中的碱成分重新带入煅烧系统，这样的循环称为~~。 9.堆雪人 在熟料冷却机中，细颗粒熟料侧由于透气性差，炽热熟料得不到淬冷，在熔融状态下黏结的现象。 10.水泥回转窑 水泥回转窑是一个倾斜的、通过若干轮带放置在若干对托轮上的旋转圆筒体。 11.悬浮预热技术 指低温粉体材料均匀分散在高温上升气流中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的过程。 12.搅动气幕 将一定量的热气体以较大的流速和一定的角度通过位于窑顶的一排小孔而喷入隧道窑内的过程。 循环气幕 由设置在窑顶内的轴流式循环风机将预热器内下部的冷气体送到同一断面的上部而后喷下的过程。 13.窑皮 指遇冷凝固后黏结在耐火衬料表面上的熔融材料
实用标准文档 附录围护结构保温材料选用及热工性能指标 附录A 屋面保温材料选用及热工性能参数 A.0.1 屋面保温材料主要性能指标应符合表A.0.1的要求 A.0.2正置式屋面的保温材料、厚度及热工性能按表A.0.2-1、表A.0.2-2确定 构造示意图1 2 3 4 5 6 7
A.0.2-2正置式坡屋面的保温材料、厚度及热工性能 构造示意图1 2 3 4 5 6 7 A.0.3倒置式屋面的保温材料、厚度及热工性能按表A.0.3-1、表A.0.3-2确定 构造示意图1 2 3 4 5 6
注：倒置式屋面保温层的设计厚度按计算厚度增加25%； 构造示意图 1 2 3 4 5 6 A.0.4倒置式屋面采用B1级保温材料时，应按住宅单元设置防火隔断墙，防火隔断墙为厚度不小于100 mm的不燃烧体，应从屋面板砌至高出屋面完成面不小于250mm；防火隔断墙可利用住宅单元分隔墙延伸至屋面以上，高度不小于250mm；防火隔断墙之间的屋顶面积不应大于300㎡，当屋面面积大于300㎡时，应增设一道防火隔断墙；防火隔断墙的泛水构造应符合屋面防水技术规范要求。 图A.0.4 屋面防火隔断墙示意图
附录B 外墙保温材料选用及热工性能参数 B.0.1 保温材料主要性能指标应符合表B.0.1的要求 性能参数取自上海市地方标准《保温装饰复合板墙体保温系统应用技术规程》DG/TJ08-2122-2013表B.0.5 B.0.2全装修房外墙内保温的装饰面层由装修设计确定，内保温的构造组成应符合表B.0.2的规定， 构造示意图(本图仅供示意，非节点详图) 1) 2) 3 4 5 2、保温材料采用硬泡聚氨酯时，应采用板材或硬泡聚氨酯龙骨固定内保温系统 3、岩棉、硬泡聚氨酯龙骨固定内保温系统的基本构造详见《外墙内保温工程技术规程》JGJ/T261-2011表6.6.1，并应符合《外墙内保温工程技术规程》JGJ/T261-2011第6.6节的规定。
流体力学基础 流体物理性质流体静力学基础流体动力学基础流体阻力及管路计算 1.4流体的阻力及管路计算 一、教学要求 【掌握内容】 （1）摩擦阻力和局部阻力的概念 （2）摩擦阻力和局部阻力的计算方法 （3）经济流速的概念 【理解内容】 （1）简单管路的计算 （2）串联管路、并联管路计算 【了解内容】 （1）摩阻系数的确定 （2）常用的几种局部阻力系数 二、教学重点与难点 【教学重点】 阻力计算 【教学难点】 管路计算 三、教学方法
讲述概念、分析实例、讲解计算方法。 四、教学时数 【建议学时】2～4学时 五、教学内容 1.4.1摩擦阻力 定义：摩擦阻力存在于整个流动路程上，是流体在直管中流动时，由于流体的粘性产生内摩擦而产生的能量损失。用表示。 1、摩擦阻力计算 (Pa) 说明：a、hf是单位管道截面积上的摩擦力，在数值上等于管道两端的压差（仅有摩擦阻力），方向与流体流动方向相反。l↑，de↓，w↑，hf↑ b、hf与流体的流态及管壁粗糙度有关，这些因素包含在摩擦阻力系数中。要确定hf的大小，关健在求λ。 2、摩擦阻力系数 A、摩擦阻力系数λ由实验确定。它与雷诺数及管内擘粗糙度有关。 ①层流区（Re≤2300）
代入阻力公式得： ②临界区（Re=2300～4000） 此区域流态不稳定，若仍保持层流，则Re↑、λ↓；若已为湍流，则Re↑、λ↑。 ③湍流光滑区： ④湍流过渡区： ⑤湍流粗糙区： B、硅酸盐工业通常按经验公式计算，即： ①光滑金属管道： 粗略计算时：λ=0.02～0.025 ②粗糙管道： 粗略计算时：λ=0.035～0.45 ③砖砌烟道： 粗略计算时：λ=0.05 【例题】热烟气以7.5Bm3/s的流量通过截面尺寸为1.5×2.0m的砖砌烟道，烟气的平均温度为420℃，标态密度为1.32kg/Bm3,求烟气通过25m长烟道的摩擦阻力损失（烟道内烟气的绝对压力接近大气压）。